[实用新型]一种折回式压电陶瓷低频水声换能器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种水声换能器，特别是一种折回式压电陶瓷低频水声换能器。属于声学传感器领域，适用于水中的、用来实现电声能量相互转换的、收发合置的低频水声换能器。

背景技术

迄今为止，利用声波作为信息载体是最为有效的水下探测手段，而水声换能器则是其不可或缺的关键部件。伴随着现代声纳技术的快速发展和应用要求的不断提高，水声换能器的低频、轻小型化已成为其发展的重要趋势。目前应用较为广泛的低频换能器有：超磁致伸缩低频水声换能器、弯张换能器及其改型产品、弯曲换能器、溢流式嵌镶圆管换能器等几种类别。

现有公开的文献(Steohen C.Butler，A 2.5kHz magnetostrictive Tonpilz sonar transducer design，Amart Structures and Materials 2002：Active Materials：Behavior and Mechanics，Vol.4669，2002，P510-521.)中介绍了一种铽镝铁稀土超磁致伸缩材料制作的纵振复合棒式低频水声换能器，这种换能器利用了功能材料铽镝铁的低声速特性使其谐振频率显著降低，然而换能器却具有15kg的重量。

在文献(Kenneth D.Rolt，History of the flextensional electroacoustic transducer，The Journal of the Acoustical Society of America，March 1990，Vol.87，No.3，P1340-1349.)和美国专利US 4922470对基于这种发声机理的水声换能器进行了介绍，它们将有源元件的某种伸缩振动模式，经过合理的机械变换结构，激励产生频率相对较低的其它振动模式(如薄壳的弯曲振动)，从而实现低频声辐射。这类换能器可轻易实现3kHz以下的低频谐振，但绝大部分都具有3kg以上的质量和相对较大的体积。

美国专利US 4709361公开了一种弯曲圆盘水声换能器，该换能器利用了结构的弯曲振动模态实现低频谐振，但换能器受边界支撑条件的影响很大，其应用受到了很大的限制。

在公开的文献“溢流式嵌镶圆管发射换能器的有限元分析”，(《鱼雷技术》，Vol.16，No.6，2008，44-47.)文中介绍了溢流环利用赫姆霍兹共鸣液腔原理实现其低频谐振的发声机理。所描述的溢流式嵌镶圆管换能器实现了2.3kHz的低频液腔谐振，但其重量超过4kg。

综上所述，上述水声换能器均可轻易实现1～3kHz的低频电声转换，但它们在实际应用中却存在一些共同的缺点和不足：(1).质量重(一般要在几千克甚至十几千克)；(2).占空体积大；(3).应用受限(尤其不利于阵列布放)；(4).造价高昂。因此严格来讲，虽然上述换能器均具有低频的特点，但在轻小型方面却都不具备绝对优势。

实用新型内容

为解决水声换能器低频率、轻小型特性共存的技术难题，本实用新型提供一种折回式压电陶瓷低频水声换能器。这种折回结构的水声换能器装置，充分利用换能器的体积空间及其结构上的紧凑设计，合理结合不同构件的纵向振动模态和弯曲振动模态，兼顾实现水声换能器的低频率、轻小型特性。不仅适用范围广、电声效率高、造价低廉，而且换能器收发合置应用便捷、运行可靠。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：提供的折回式压电陶瓷低频水声换能器包括前辐射头、尾质量块、弯曲梁、压电晶堆、壳体和输出电缆。所述的压电晶堆有两个前压电晶堆、两个后压电晶堆和一个中间反相压电晶堆；所述的弯曲梁有前弯曲梁和后弯曲梁；前、后弯曲梁连同前辐射头和尾质量块按一定的方式分别粘接在压电晶堆的两端，壳体结合密封圈实现水下密封，输出电缆线通过尾质量块将压电晶堆的引线连接至外激励源；整体结构相互对称。